齊河黃河大橋智慧管養(yǎng)一體化

　　完成單位

　　齊河城投黃河大橋經(jīng)營(yíng)管理有限公司

　　中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司

　　象譜信息產(chǎn)業(yè)有限公司

　　工程概況

　　齊河黃河大橋，連接德州市齊河縣和濟(jì)南市槐蔭區(qū)，大橋全長(zhǎng)2287m，包括東側(cè)引橋（23×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁）、主橋（40+175+410+175+40m雙塔鋼混組合梁斜拉橋）、西側(cè)引橋（25×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁）。橋梁為雙向六車道一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（兼顧城市道路功能），設(shè)計(jì)速度80公里/小時(shí)，路基標(biāo)準(zhǔn)寬度為35m，橋梁寬度34.5m（不含布索區(qū)），橋梁設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)采用公路-I級(jí)。

　　主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

　　一、技術(shù)思路

　　為解決本橋在養(yǎng)護(hù)階段出現(xiàn)的巡檢不及時(shí)、存在檢測(cè)盲區(qū)（主塔外側(cè)面、安裝燈帶的斜拉索等）、技術(shù)資料管理混亂及養(yǎng)護(hù)工作各階段銜接不暢通的問題，通過將檢測(cè)、設(shè)計(jì)、施工產(chǎn)業(yè)流程的一體化，實(shí)現(xiàn)橋梁全壽命周期的良好技術(shù)狀況及低養(yǎng)護(hù)資金投入。

　　齊河黃河大橋智慧管養(yǎng)平臺(tái)是由無人機(jī)自動(dòng)巡檢、橋梁健康監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)警及自動(dòng)凝冰處置系統(tǒng)等組成，主要功能有：

　　（一）建立齊河黃河大橋養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，以病害為管理對(duì)象，統(tǒng)一病害數(shù)據(jù)采集格式、統(tǒng)一養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的管理，建立起病害生命周期劣化模型及橋梁各個(gè)構(gòu)件養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)病害發(fā)展的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)及全過程管理；

　?。ǘ?yīng)用無人機(jī)傾斜攝影建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋梁的自動(dòng)化巡檢，做到橋梁檢測(cè)無盲區(qū)、航線精準(zhǔn)可重讀、巡查檢測(cè)常態(tài)化、AI病害識(shí)別及數(shù)字孿生模型映射，最終實(shí)現(xiàn)全覆蓋、高頻率的巡檢及病害數(shù)據(jù)的三維可視化展示與分析；

　　利用小型氣象站加衛(wèi)星云圖分析，實(shí)現(xiàn)極端特殊天氣的提前預(yù)警及凝冰自動(dòng)處治，保障橋梁全天候通行能力；

　　二、關(guān)鍵技術(shù)方案

　?。ㄒ唬o人機(jī)自動(dòng)巡檢

　　采用無人機(jī)傾斜攝影建模及數(shù)字孿生的方法進(jìn)行橋梁巡查，病害經(jīng)AI識(shí)別后，自動(dòng)映射到橋梁模型中，實(shí)現(xiàn)病害數(shù)據(jù)三維可視化展示與分析。

　　（二）凝冰自動(dòng)化處置系統(tǒng)

　　主要由預(yù)警系統(tǒng)、自動(dòng)化處置控制系統(tǒng)和噴灑處置系統(tǒng)三部分組成，精確推算出道路凝冰生成的時(shí)間點(diǎn)，提前30-40分鐘推送預(yù)警信息并自動(dòng)向處置系統(tǒng)發(fā)出處置啟動(dòng)指令，對(duì)道路進(jìn)行液體融雪劑噴灑，避免道路凝冰的生成。

　　（三）健康監(jiān)測(cè)

　　對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)的撓度、傾角、位移、應(yīng)變、溫濕度、索力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過設(shè)置的預(yù)警閾值，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警并及時(shí)通知工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。

　　三、實(shí)施效果

　?。ㄒ唬o人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)

　　使用航線規(guī)劃軟件進(jìn)行無人機(jī)飛行線路規(guī)劃后，一人即可操作無人機(jī)進(jìn)行橋梁檢測(cè)，航線可精確重復(fù)，實(shí)現(xiàn)高頻率常態(tài)化巡檢。

　　（二）凝冰自動(dòng)化處置系統(tǒng)

　　通過橋上設(shè)置的小型氣象站和路面埋設(shè)的傳感器實(shí)時(shí)采集溫濕度風(fēng)力風(fēng)向等數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星氣象云圖，對(duì)影響橋梁通行的降雪天氣、路面結(jié)冰等情況作出預(yù)警并聯(lián)合凝冰自動(dòng)處置系統(tǒng)，可根據(jù)氣溫及降雪量的多少自動(dòng)選擇噴灑參數(shù)進(jìn)行融冰融雪作業(yè)。

　?。ㄈ┙】当O(jiān)測(cè)

　　健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)所有傳感器及傳輸設(shè)備完好后納入橋梁監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)統(tǒng)一處理及分析，并且在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)警閾值后自動(dòng)報(bào)警并向指定人員發(fā)送短信。

　　生產(chǎn)、應(yīng)用及推廣情況

　　生產(chǎn)方面：

　　（一）經(jīng)濟(jì)效益：本橋以橋梁數(shù)字化為工作主線，通過應(yīng)用自動(dòng)化、智能化技術(shù)及設(shè)備，每年減少將近118萬養(yǎng)護(hù)資金投入，保障結(jié)構(gòu)能夠得到及時(shí)、經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)，確保本項(xiàng)目橋梁在全壽命期內(nèi)具有全面、良好的服務(wù)水平。

　?。ǘ┥鐣?huì)效益：無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)、凝冰自動(dòng)化處置系統(tǒng)、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，時(shí)刻保障橋梁的正常運(yùn)營(yíng)，保障濟(jì)齊兩地人民群眾正常通行，同時(shí)也保障了通行人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，大大推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化管養(yǎng)邁入新的階段。

　　應(yīng)用方面：

　　該系統(tǒng)可向業(yè)主方提供高效且低成本的橋梁管理及養(yǎng)護(hù)一攬子服務(wù)，有限避免了橋梁產(chǎn)權(quán)單位因養(yǎng)護(hù)資金不足、人員專業(yè)技術(shù)水平差的而導(dǎo)致的橋梁管理養(yǎng)護(hù)不到位的情況，逐步將重復(fù)率高、危險(xiǎn)性大的工作實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人”。本系統(tǒng)已經(jīng)在山東省境內(nèi)多座大型橋梁養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行了推廣應(yīng)用。